《EDA大规模可编程逻辑器件》课程内容主要涵盖了可编程逻辑器件的基本概念、发展历史、不同类型的器件及其特点,以及在实际应用中的选择策略。以下是详细的知识点解析:
1. **可编程逻辑器件概述**:
- 可编程逻辑器件(PLD)是现代数字系统中的重要组成部分,通常与微处理器和存储器一起构成系统的三大核心模块。
- PLD的发展历程包括了PROM、PLA、PAL、GAL、EPLD、CPLD和FPGA等不同阶段。
2. **PLD的发展进程**:
- PROM是最早的可编程只读存储器,允许一次性编程。
- PLA(可编程逻辑阵列)进一步提高了设计灵活性。
- PAL(可编程阵列逻辑)由AMD公司在70年代末推出,增加了编程功能。
- GAL(通用阵列逻辑)由Lattice公司在80年代初推出,增强了可编程性。
- FPGA(现场可编程门阵列)和EPLD(可擦除的PLD)在80年代中期至末期出现,提供了更高的灵活性和可重构性。
- CPLD(复杂可编程逻辑器件)在80年代末由Lattice公司推出,针对更复杂的逻辑设计需求。
3. **CPLD与FPGA**:
- CPLD基于乘积项的结构,适合中等规模的逻辑设计,一般由EEPROM或Flash工艺制造,上电即可工作。
- FPGA则采用了统计型的互连结构,具有更高的门密度和并行处理能力,适用于大规模、高性能的应用。
4. **ISP逻辑器件**:
- ISP(In-System Programming)逻辑器件允许在系统中进行编程,这大大提升了设备的可更新性和便捷性。
5. **PLD的种类及分类方法**:
- 从复杂程度上分为简单PLD和复杂PLD(CPLD)或低密度PLD和高密度PLD(HDPLD)。
- 从互连结构上分为确定型(如CPLD)和统计型(如FPGA)。
- 从可编程特性上分为一次可编程、重复可编程。
- 从编程元件上分为熔丝型、EPROM、EEPROM、SRAM和OTP等。
6. **PLD的表示方法**:
- 包括实体连接表示、可编程连接表表示和编程后熔丝状态表示,用于描述PLD的逻辑结构和编程状态。
7. **PLD的应用选择**:
- FPGA通常用于需要高度并行和高速处理的应用,如通信、图像处理和嵌入式系统。
- CPLD则适用于需要快速设计验证、较低功耗和紧凑封装的场合。
这些知识点构成了EDA中大规模可编程逻辑器件的基础,理解和掌握这些内容对于设计和使用PLD进行系统级集成至关重要。在实际应用中,开发者需要根据项目需求、性能指标、成本以及开发周期等因素来选择合适的PLD类型,并利用相应的EDA工具进行设计和编程。